合成樹脂製カップ状容器
【課題】 本発明は、目的に応じてフランジの所定部分を熱結晶化領域として必要な耐熱性、蓋材のシール性、外観性等を有したカップ状容器を提供することを課題とするものである。
【解決手段】 合成樹脂製カップ状容器において、フランジの、全厚さに亘る範囲や、上面側部分や、下面側部分や、中間部分を除いた上面側部分と下面側部分等の所定部分を熱板での予熱とその後のレーザー光照射による熱結晶化領域とする。
【解決手段】 合成樹脂製カップ状容器において、フランジの、全厚さに亘る範囲や、上面側部分や、下面側部分や、中間部分を除いた上面側部分と下面側部分等の所定部分を熱板での予熱とその後のレーザー光照射による熱結晶化領域とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フランジが熱結晶化処理された合成樹脂製のカップ状容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記す。）樹脂製のプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより得られる所謂ＰＥＴボトル等の容器は、機械強度、耐熱性、透明性、バリヤー性、衛生性等に優れており、飲料などの食品容器等に多用されている。
【０００３】
そして、ＰＥＴボトルのほかにも、上記したような優れた性質を生かして、コーヒー、乳飲料等８０〜９０℃程度での殺菌のための高温充填、あるいは無菌充填を要する用途向けに、２軸延伸ブロー成形したＰＥＴ樹脂製の、あるいはポリプロピレン樹脂製の広口のカップ状容器が普及している。そしてこのカップ状容器は上端に外鍔状に周設したフランジの上面を利用してアルミ箔や樹脂合成紙などの蓋材を接着して容器を密閉するようにして利用される。
【０００４】
たとえば、特許文献１にＰＥＴ樹脂製の広口のカップ状容器の２軸延伸ブロー成形方法に関する記載があるが、その２軸延伸ブロー成形は図１１の概略説明図に示されるようなものであり、上端にフランジ１１４を周設した小型カップ状のプリフォーム１１１のフランジ１１４部分を固定して、２軸延伸ブロー成形が実施され、カップ状容器１０１が成形される。
【０００５】
ここで、２軸延伸ブロー成形された成形品において、２軸延伸された部分は延伸による配向結晶化により耐熱性が向上しているが、ＰＥＴボトルにおける口筒部、あるいは上記したカップ状容器のプリフォーム１１１におけるフランジ１１４は無延伸状態であり、７０℃程度の耐熱性はあるものの、上記したような高温での充填工程、あるいは過酸化水素の熱風殺菌工程により熱変形してしまう。
【０００６】
上記のような口筒部やフランジ等の無延伸部分等の耐熱性を向上させるためにはプリフォームの状態で、あるいは容器の状態で、これら部分だけを加熱して熱結晶化処理（所謂白化処理）を実施する。たとえばＰＥＴボトルの場合には、多くの場合プリフォームの状態で、口筒部を赤外線または近赤外線で照射する方法が採用されている。この際、試験管状のプリフォームを治具に固定し、中心軸回りに回転させながら口筒部の全周に亘って均一になるようにする。
【０００７】
また、カップ状容器のフランジあるいはフランジと頸部の熱結晶化処理方法として特許文献２には、フランジ等に熱板を接触させて部分的に熱結晶化する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２６８５７０号公報
【特許文献２】特開２００４−５８６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、ＰＥＴボトルの口筒部が肉厚円筒状であるのに対して、カップ状容器のフランジ、あるいは頸部は比較的薄肉であり、僅かな熱結晶化処理の強度の違い（斑）により、大きく変形するし、また、たとえばフランジのみを熱結晶化する場合には、フランジという極く限定された箇所を加熱する必要があり、この点、赤外線を照射する従来の方法での部分的な加熱は難しい。
【００１０】
また、特許文献２に記載されている、熱板を接触させて部分的に加熱する方法には以下の問題がある。
（１）熱板が接触したフランジ面に小さなクレーター状の凹凸が発生し、外観が損なわれ、また蓋材によるシール性が不完全となる。なおこの凹凸は加熱により揮散した成分が、フランジ面と熱板との間にトラップされて発生するものと推定される。
（２）フランジだけに接触させて、フランジだけを加熱するためには、熱板を極く小型にする必要があり、フランジの全周に亘って加熱を均一にすることが困難である。
たとえば熱板の影響でプリフォームの胴部の一部で熱結晶化が進行してしまうと２軸延伸ブロー成形での延伸が不均一になってしまう。また当該部分の白化により外観が損なわれる。
（３）赤外線の照射のように非接触でないのでプリフォームや最終成形品を回転させて全周に亘って均一に加熱することができない。
【００１１】
そこで本発明は、カップ状容器のフランジを含む部分の熱結晶化処理方法に係る上記問題点を解決するために創案した新たな熱結晶化処理方法により目的に応じて、フランジの所定部分を熱結晶化領域として必要な耐熱性、蓋材のシール性、外観性等を有したカップ状容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここで、まず本願発明者らが創出した、カップ状容器のフランジを含む部分の熱結晶化処理方法に係る、上記した従来技術の問題点を解決するための新たな熱結晶化処理方法について説明し、次に本願発明の合成樹脂製カップ状容器について説明する。
この熱結晶化処理方法に係る第１の方法は、
合成樹脂製カップ状容器のフランジをまず熱板で予熱し、その後にレーザー光の照射により加熱して熱結晶化すること、あるいは２軸延伸ブロー成形して合成樹脂製カップ状容器を成形するためのプリフォームのフランジをまず熱板で予熱し、その後レーザー光の照射により加熱して熱結晶化すること、にある。
【００１３】
本願発明者らは、まずレーザー光の照射によるフランジの加熱を検討した。
レーザー光の照射による加熱は、赤外線の照射のように非接触で加熱でき、そしてレーザー光は直線性に優れているので、所定箇所に限定して照射することができ、幅が数ｍｍ程度のフランジという限定した部分のみを加熱することが可能である。
【００１４】
しかしながら、このレーザー光による加熱条件を検討する中で、加熱時間を短縮するためレーザー光の出力を大きくすると、フランジ全体が急激に加熱され、溶融し大きく変形したり、焼けが発生し、実際の製造工程での加熱条件の制御が難しいという問題があることが判った。
また、このような変形や焼けが発生しないようにレーザー光を緩やかな条件で照射して加熱すると処理時間が長くなってしまう。
また、熱板で上下から挟み込むこともないので、レーザー光の出力を比較的小さくして時間を長くするような加熱条件であっても熱収縮が発生してフランジの幅がかなり狭くなってしまうという問題があることも判った。
【００１５】
上記した第１の方法は、上記したレーザー光による加熱の長所と問題点、そして従来技術の熱板による加熱の長所と問題点を考慮して創案されたものである。
すなわち、第１段階の熱板により予熱する工程（以下予熱工程と記す。）により、予め決めた温度範囲まで熱板からの熱伝導により短時間にフランジを予熱することができ、次に第２段階のレーザー光を照射して加熱する工程（以下加熱工程と記す。）では非接触で加熱するので、フランジ面での揮散成分によるクレーター状の凹凸の発生を防止することができ、熱板単独での加熱による凹凸発生の問題と、レーザー光照射単独での加熱による生産性の問題を共に解消することができる。
【００１６】
ここで、予熱工程でより高温、長時間で予熱するとトータルの時間を短縮することができるが、一方でその限界があり、揮散成分によると推定される小さなクレーター状の凹凸が発生しないように、あるいはフランジ等の所定領域以外の部分が加熱されて熱結晶化しないようにする必要があり、この予熱をどの程度までにするかは、フランジの肉厚、残留応力の状態、そしてトータルの処理時間等を考慮しながら、予備試験等を実施して決めることができる。
【００１７】
また、予熱工程で加熱時間を短縮できるので、加熱工程におけるレーザー光の出力を、フランジが変形したり焼けが発生したりする問題のない範囲として、安定した操業条件で実際の熱結晶化処理工程に組み込むことができると共に、予熱工程と加熱工程のトータル時間をレーザー光単独による加熱時間より略１／２程度にも短くすることができる。
【００１８】
また、予熱工程では熱板の押圧力によりフランジのフリーな変形を拘束した状態で加熱して、フランジにおける残留応力を緩和することができ、加熱工程でのフリーな状態でのレーザー光照射による加熱での大きな収縮変形の発生や、反り変形の発生を抑制することができる。
【００１９】
また、レーザー光照射による加熱は非接触の加熱方式であるので被照射部分を回転しながら照射による加熱をすることができ、フランジの全周に亘ってのより均一な熱結晶化が可能となる。
【００２０】
また、レーザー光の照射は必要に応じて、フランジの上面側から、下面側から、あるいは両側からも、することができる。
また、必要に応じてフランジ全体でなく、フランジの中でも限定された部分の熱結晶化処理が可能となる。たとえばフランジの基端部と先端部を除いた部分だけ、レーザー光を照射することもできるし、フランジの上面側近傍あるいは下面側近傍を除いた部分だけを限定して加熱して熱結晶化処理することも可能である。
【００２１】
また、この第１の方法により必要に応じて、フランジと同時に頸部の限定された高さ幅領域を熱結晶化処理することも可能である。
この頸部についてはフランジ同様、予熱と加熱の２段階で加熱することもできるし、比較的薄肉であり、レーザー光照射による加熱のみとすることもできる。
【００２２】
上記のように、熱結晶化処理に係る第１の方法は、フランジの加熱を熱板による予熱と、レーザー光照射による加熱の２段階に分けて実施することにより、変形を規制しながら短時間に加熱できるという熱板による加熱の長所と、限定した範囲を非接触で加熱できるというレーザー光による加熱の長所を組み合わせたものであり、これにより、レーザー光による加熱を実際の熱結晶化処理工程取り入れて、安定して短時間にフランジに大きな変形のない、そしてフランジ面に凹凸にない容器、あるいはプリフォームを提供できるようになった。
【００２３】
なお、プリフォームの段階で、熱板とレーザー光による２段階の加熱を実施する方法では、このプリフォームを用いて２軸延伸ブロー成形することにより、フランジ、あるいは頸部も含めて耐熱性の高いカップ状容器を提供することができる。
【００２４】
熱結晶化処理を最終成形品であるカップ状容器で実施するか、あるいはプリフォームで実施するかは、全体的な生産工程を考慮して選択することができるが、プリフォームのほうが小型の成形品であり、また成形品として全体的に厚肉であるので治具による姿勢の保持がしやすく一般的には高い生産で実施できるという利点がある。
【００２５】
熱結晶化処理方法に係る第２の方法は、さらに熱板による予熱の温度および時間条件を、フランジで熱結晶化が進行しないように、かつフランジの内部応力の緩和が可能なように、予め決めた範囲とすること、にある。
【００２６】
第２の方法は、熱板による予熱をどの程度の範囲にするかの指針の一つに相当するものであり、フランジで熱結晶化が進行しないような範囲とすることにより、予熱工程での結晶化を最小限に抑えて、所定の範囲外の部分での結晶化を抑制することができる。
【００２７】
また、フランジの内部応力の緩和が可能なようにすることにより、予熱段階で内部応力を十分に緩和させることができる。より具体的には、フランジの温度が合成樹脂のガラス転移温度以上の温度、そして熱結晶化が促進される温度以下の温度になるようにして、所定時間予熱するのが好ましい。
【００２８】
熱結晶化処理方法に係る第３の方法は、さらにレーザー光の照射後に、冷却板でフランジを冷却すること、にある。
【００２９】
第３の方法によって、冷却板による冷却によりフランジの形状、微細な凹凸に係る表面性状を設計通りの適切なものとでき、また、特にフランジ上面をよりフラットにして蓋材の熱シールを容易なものとすることができる。
【００３０】
熱結晶化処理方法に係る第４の方法は、さらにフランジを上下から熱板で挟んで予熱すること、にある。
【００３１】
第４の方法によって、上下から熱板で挟んでフランジをより確実に拘束しながら、より短時間に、均一に予熱することができる。
なお、熱板での予熱は必ずしも上下から熱板で挟む上記方法に限定されるものではなく、目的に応じて上側だけ、あるいは下側だけを熱板とすることもできるが、変形に係る拘束を確実にするために少なくとも反対側を板片等で支えておくことが好ましい。
【００３２】
熱結晶化処理方法に係る第５の方法は、さらにカップ状容器、あるいはプリフォームを中心軸回りに回転させながら、レーザー光をフランジに照射すること、にある。
【００３３】
第５の方法は、特にフランジが円筒状の頸部の上端から中心軸対象に外鍔状に円形環状に周設されている場合に有効であり、レーザー光の照射位置は固定して、カップ状容器、あるいはプリフォームを回転可能な治具に固定して、中心軸回りに回転させることにより、レーザー光をフランジ、あるいは頸部の全周に亘って均一に照射することができる。
【００３４】
次に、本願発明の合成樹脂製カップ状容器について説明するが、これらは上記説明した本願発明者らによる、カップ状容器のフランジを含む新たな熱結晶化処理方法によって実現可能なものである。
本願の合成樹脂製カップ状容器係る請求項１記載の構成は、
合成樹脂製カップ状容器において、フランジの所定部分を、熱板での予熱とその後のレーザー光照射による熱結晶化領域とする、と云うものである。
【００３５】
フランジの加熱を熱板による予熱と、その後のレーザー光照射による加熱の２段階に分けて実施することにより、安定した条件でレーザー光照射でき、短時間にフランジ面に凹凸にないカップ状容器を提供できるが、レーザー光の照射はフランジの上面側から、下面側から、あるいは両側からもでき、フランジの中でも限定された部分の熱結晶化処理が可能であり、請求項１記載の上記構成により、目的に応じて、フランジの所定部分を熱結晶化領域として必要な耐熱性、蓋材のシール性、外観性等を有したカップ状容器を提供することができる。
【００３６】
以下に記載する請求項２〜５に記載される構成はそれぞれ請求項１記載の構成において、具体的な熱結晶化領域を定めたものである。
請求項２記載の構成は、フランジの全厚さに亘る範囲を熱結晶化領域とする、と云うものである。
【００３７】
請求項２記載の上記構成により、フランジの全厚さに亘る範囲を熱結晶化領域とすることにより、無菌充填等の高い耐熱性が必要とされる用途に使用することができる。
【００３８】
請求項３記載の構成は、フランジの上面側部分を熱結晶化領域とし、他の部分を非晶部分とする、と云うものである。
【００３９】
請求項３記載の上記構成により、上面側部分を熱結晶化領域とすることにより、上述した全厚さに亘る範囲を熱結晶化領域とする場合ほどの耐熱性はないものの、熱結晶化領域の厚さによって必要に応じた耐熱性を確保することができる。また下面側に非晶領域（あるいは熱結晶化の進行のない領域）が確保でき、この非晶領域の靭性によりフランジ全体を割れ難くすることができる。
またレーザー照射による加熱工程ではレーザー光源を上面側だけに配設すれば良い。
【００４０】
請求項４記載の構成は、フランジの上面側部分を非晶部分とし、あるいは結晶化を進行させない状態で残して、残りの部分を熱結晶化領域とすること、にある。
【００４１】
請求項４記載の構成は、フランジの下面側からレーザー光を照射して実現することが可能であり、特にフランジの上面を利用してアルミラミネートフィルムや樹脂合成紙等を基材とした蓋材を熱溶着により接着して容器をシールする際に効果的である。すなわち、シール面であるフランジの上面の結晶化を進行させると、蓋を熱溶着する際に、フランジの上面の軟化、あるいは溶融が困難になり、蓋の接着が難しくなってしまう。本請求項にあるように上面側部分を非晶部分として残し、あるいは結晶化を進行させないでおくことにより、蓋材の接着を容易に達成することができる。
【００４２】
また請求項４記載の上記構成により、上面側部分を除いた他の部分を熱結晶化領域とすることにより、全厚さに亘る範囲を熱結晶化領域とする場合ほどの耐熱性はないものの、熱結晶化領域の厚さによって必要に応じた耐熱性を確保することができる。
また上面側に非晶領域（あるいは熱結晶化の進行のない領域）が確保でき、この非晶領域の靭性によりフランジ全体を割れ難くすることができる。
【００４３】
ここで、たとえばポリプロピレン系樹脂は未延伸部分であるフランジも部分的に結晶化しているが、ＰＥＴ樹脂の場合には未延伸部分のフランジは非晶状態であるので、本請求項４では上面側部分を非晶部分として、あるいは結晶化を進行させない状態でというように記載をした。
【００４４】
請求項５記載の構成は、フランジの上面側部分と下面側部分を熱結晶化領域とし、中間部分を非晶領域、あるいは結晶化の進行のない領域とする、と云うものである。
【００４５】
請求項５記載の上記構成により、靭性の優れた非晶領域を、耐熱性および剛性の高い熱結晶化領域で挟んだサンドイッチ構造にすることができ、フランジの耐熱性および剛性と、靭性を共に高いレベルで発揮せしめることができる。
【００４６】
なお、前述したように請求項４の構成はフランジの下面側からレーザー光を照射することにより実現することが可能であるが、フランジのどの部分を結晶化領域にするかに応じてレーザー光の照射は上面側から、あるいは両側からも実施できる。また必要に応じて横から同時に頸部に照射することもできる。そしてこれらの照射態様によって、請求項３〜５に記載されるように目的に応じて非晶部分を上面、下面、あるいは中間層に残すこともでき、さまざまに結晶化領域と非晶領域を配分したり、領域によって結晶化の程度を変えて配分することができる。
【００４７】
請求項６記載の構成は、さらにフランジと共に、フランジ直下の頸部を熱結晶化領域とする、と云うものである。
【００４８】
請求項７記載の構成は、さらにＰＥＴ系樹脂製とする、と云うものである。
【００４９】
ＰＥＴ系樹脂は、射出成形により透明性に優れ、剛性の高いカップ状容器を提供することができるし、また、プリフォームを２軸延伸ブロー成形したり、シート成形品を２軸延伸状に熱成形することにより、より優れた耐熱性、剛性、強度、ガスバリア性を有するカップ状容器を提供することができる。
【００５０】
なお、本請求項７において、ＰＥＴ系樹脂としては、主としてＰＥＴが使用されるが、ＰＥＴ樹脂の本質が損なわれない限り、エチレンテレフタレート単位を主体として、他のポリエステル単位を含む共重合ポリエステルも使用できると共に、たとえばガスバリア性や耐熱性を向上させるためにナイロン系樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂等の樹脂をブレンドして使用することもできる。共重合ポリエステル形成用の成分としては、たとえばイソフタル酸、ナフタレン２，６ジカルボン酸、アジピン酸等のジカルボン酸成分、プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール等のグリコール成分を挙げることができる。
【００５１】
さらに、本請求項７において、ＰＥＴ系樹脂製のカップ状容器、あるいはプリフォームとしては、ＰＥＴ樹脂製としての本質が損なわれない限り、たとえば耐熱性、ガスバリア性の向上のために、ＰＥＴ樹脂／ポリエチレンナフタレート樹脂、あるいはＰＥＴ樹脂／ナイロン樹脂／ＰＥＴ樹脂等のように他樹脂との積層したものであっても良い。
【発明の効果】
【００５２】
本発明の合成樹脂製カップ状容器は上記した構成であり、以下に示す効果を奏する。
請求項１記載の構成にあっては、レーザー光の照射はフランジの上面側から、下面側から、あるいは両側からもでき、フランジの中でも限定された部分の熱結晶化処理が可能であり、目的に応じて、フランジの所定部分を熱結晶化領域として必要な耐熱性、蓋材のシール性、外観性等を有したカップ状容器を提供することができる。
【００５３】
請求項２記載の構成にあっては、フランジの全厚さに亘る範囲を熱結晶化領域とすることにより、無菌充填等の高い耐熱性が必要とされる用途に使用することができる。
【００５４】
請求項３記載の構成にあっては、熱結晶化領域の厚さによって必要に応じた耐熱性を確保することができ、また下面側に非晶領域（あるいは熱結晶化の進行のない領域）が確保でき、この非晶領域の靭性によりフランジ全体を割れ難くすることができる。
【００５５】
請求項４記載の構成にあっては、フランジの上面部分を非晶部分として、あるいは結晶化を進行させないで残すことにより、アルミラミネートフィルムや樹脂合成紙等を基材とする蓋材を熱溶着により容易に接着することができ、容器を容易に、確実に密閉することができる。
【００５６】
請求項５記載の構成にあっては、非晶領域を、熱結晶化領域で挟んだサンドイッチ構造にすることができ、フランジの耐熱性および剛性と、靭性を共に高いレベルで発揮せしめることができる。
【００５７】
請求項６記載の構成にあっては、フランジと共に、フランジ直下の頸部を熱結晶化領域とすることにより、フランジと共に、横方向への延伸がほとんどなく用途によっては耐熱性が不足する頸部の耐熱性を高くしたカップ状容器を提供することができる。
【００５８】
請求項７記載の発明にあっては、ＰＥＴ系樹脂は２軸延伸成形に適した合成樹脂であり、２軸延伸ブロー成形すると共に、フランジを熱結晶化処理することにより、優れた耐熱性、強度、ガスバリア性を有するカップ状容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】熱結晶化処理方法の実施形態を概略的に示す説明図である。
【図２】図１中の予熱工程を一部縦断して示す正面図である。
【図３】図１中の加熱工程を一部縦断して示す正面図である。
【図４】図３中でのレーザー光の照射状態をプリフォームの平面図で示す説明図である。
【図５】図１中の冷却工程を一部縦断して示す正面図である。
【図６】図１の処理方法によって得られた本発明のカップ状容器に成形されるプリフォームのフランジの熱結晶化領域のパターンの例を概略的に示す半縦断面図である。
【図７】本発明のカップ状容器に成形されるプリフォームの他の熱結晶化領域のパターン例を示す説明図である。
【図８】加熱工程の他の例を示す概略説明図である。
【図９】本発明のカップ状容器に成形されるプリフォームのさらに他の熱結晶化領域のパターン例を示す説明図である。
【図１０】本発明のカップ状容器の一実施例を示す半縦断正面図である。
【図１１】カップ状容器の２軸延伸ブロー成形の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本願発明者らが創出した、カップ状容器あるいはそのプリフォームのフランジを含む部分の新たな熱結晶化処理方法を概略的に示す説明図であり、熱板３３による予熱工程Ｈ１と、レーザー光３２の照射による加熱工程Ｈ２と、冷却板３５による冷却工程ＣＬを有する。また、図２は予熱工程Ｈ１、図３は加熱工程Ｈ２、図５は冷却工程ＣＬをそれぞれ取り出して示したものである。
【００６１】
図２は予熱工程Ｈ１を示すが、使用するプリフォーム１１は射出成形したＰＥＴ樹脂製であり、無色透明で全体が非晶状態である。また、プリフォーム１１は小型のカップ状で、底部１３を有し、胴部１２の上端部は円筒状の頸部１５であり、上端に外鍔状にフランジ１４が周設されている。このフランジ１４の幅は４ｍｍ、肉厚は平均で２ｍｍ、外径は８０ｍｍである。
【００６２】
予熱は上下一対のリング状の熱板３３（３３ａ、３３ｂ）で上側と下側から押圧状に挟持した状態で、フランジ１４の変形を拘束しながら実施する。
【００６３】
次に、図３はレーザー光の照射による加熱工程Ｈ２を示す。
プリフォーム１１を、コア２１ａを嵌入し、フランジ１４の上面１４ａを平板部２１ｂに当接させた状態で回動固定治具２１に倒立姿勢で固定する。この状態で、回動固定治具２１を、軸体２１ｃにより中心軸回りに回動させながら、レーザー照射装置３１から照射されるレーザー光３２をフランジ１４の下面１４ｂ側から照射する。なお、図４は幅４ｍｍのフランジ１４に照射径４ｍｍのレーザー光３２を照射した状態をプリフォーム１１の平面図で示す説明図であるが、レーザー光３２の直進性により安定してこの照射状態を維持することができる。
【００６４】
次に、図５は冷却工程ＣＬを示すが、冷却は冷却配管３６を配設した上下一対のリング状の冷却板３５（３５ａ、３５ｂ）で上側と下側から押圧状に挟持した状態で実施する。
【００６５】
次に図１で示した実施形態についての実施例を示す。詳細な実施条件は下記のようである。
（１）予熱工程Ｈ１
・熱板３３の温度１１５〜１３５℃、予熱時間１０秒
なお上記条件は、フランジ１４に熱結晶化が進行しない（熱結晶化による白化が発生しない）範囲で、フランジ１４の温度をＰＥＴ樹脂のガラス転移温度（８０℃程度）以上にして内部応力が十分緩和されるように予備試験により決めたものである。
（２）加熱工程Ｈ２
・使用したレーザー照射装置３１；炭酸ガスレーザー装置（波長１０．６μｍ）
パルス周波数１０００ＨＺ、パルス幅１００μｍ、照射径４ｍｍ
・回動固定治具２１の回転速度；６０ｒｐｍ
・照射時間；２０秒
（３）冷却工程ＣＬ
・冷却板３５の温度２５〜３０℃、冷却時間５秒
【００６６】
上記実施条件による熱結晶化処理で、予熱工程Ｈ１でフランジ１４の白化は全くなかった。
また、上記冷却工程ＣＬまでの一連の工程で得られたプリフォーム１１の白化状態を観察すると、図４中にクロスハッチングで示した環状の熱結晶化領域Ｃ（白化領域）が観察され、フランジ１４の全周に亘って、一定幅で熱結晶化が実現されている。
また、図６中の部分拡大図はフランジ１４の縦断面で熱結晶化領域Ｃをみたものであるが、上面１４ａ側部分において、略一定厚みを非晶領域Ｎとして残して、他の部分（クロスハッチングした部分）を熱結晶化領域Ｃとすることができた。
また、フランジ１４の上面１４ａ、および下面１４ｂにはクレーター状の凹凸は無く、フランジ１４が反って先端部が斜め上方に変形するようなこともなく水平で平坦な状態とすることができた。
【００６７】
次に、比較例として予熱工程Ｈ１を省略し、冷却工程ＣＬは実施例と同様にして、加熱工程Ｈ２において他の条件は変えずに、照射時間を変えて熱結晶化処理を実施したが、熱結晶化によりフランジ１４に実施例と同様な耐熱性を付与するためには略６０秒程度の時間を必要とした。また、フランジ１４を拘束しない状態での加熱のため、最終的にはフランジ幅Ｗが５０％程度収縮してしまった。
【００６８】
さらに、上記照射時間を短くするためにレーザー照射装置３１の出力を上げると、急激に温度が上昇してフランジ１４が部分的に溶融して大きく変形したり、樹脂の焼けが発生する等、加熱の制御ができず安定した加熱が困難であった。
このような実施例と比較例の結果から判るように熱板３３による予熱工程Ｈ１を設けることにより、加熱のための時間を６０秒から予熱も含めた３０秒にまで短縮することができ、本発明の熱結晶化処理方法の効果が確認された。また、本発明の方法はフランジ１４の変形（特にフランジ幅Ｗの熱収縮）を抑制する観点からも効果的であることが判った。
【００６９】
図１０は、図６に示されるようにフランジ１４の上面１４ａ側部分において、略一定厚みを非晶領域Ｎとして残して、他の部分を熱結晶化領域Ｃとしたプリフォーム１１を２軸延伸ブロー成形した、本発明のカップ状容器１の一実施例を示す半縦断正面図であり、底部３および円筒状の胴部２を有し、頸部５の上端には外鍔状に、図６中の部分拡大図に示されるフランジ１４の熱結晶化領域のパターンと同様なパターンを有するフランジ４が周設されている。
また、図１０ではこのフランジ４を利用して蓋材６を熱溶融により接着し、容器をシールした状態を示している。
【００７０】
蓋材６の基材してはポリプロピレン系樹脂製フィルム、ＰＥＴ樹脂製フィルム、合成樹脂と無機フィラーからなる合成紙、アルミラミネートフィルムを使用することができ、接着層としては例えば低密度ポリエチレン樹脂、エチレン-酢酸ビニール共重合体等のホットメルトタイプのもの等を使用することができるが、フランジ４の上面４ａ部分は、水平状平坦で、また図６に示したように非晶領域Ｎであり、８０℃程度の温度で軟化するので容易にかつ確実に蓋材６をヒートシールすることができる。
【００７１】
なお、上記実施例では、フランジ１４を上下両側から熱板３３で予熱し、加熱工程Ｈ２で下面１４ｂ側からレーザー光３２を照射するようにしたが、熱板３３による予熱は上面側からだけ、あるいは下面側からだけとすることもでき、またレーザー光３２の照射は上面側からだけ、あるいは両面側からとすることもでき、さらには上下の熱板３３の温度を変えたり、上下のレーザー光３２の強度や照射面積を変えることもできる。
【００７２】
すなわち、目的に応じて予熱あるいは加熱方法をさまざまな態様で組み合わせて、フランジ１４の熱結晶化領域のパターンをさまざまな態様とすることができる。図７には（ａ）、（ｂ）、（ｃ）３種の熱結晶化領域Ｃのパターン例を示した。
（ａ）はフランジ１４の全厚さ範囲を、（ｂ）は上面１４ａ側部分を、（ｃ）は中間部分を非晶状態Ｎのままにして上面１４ａ側部分と下面１４ｂ側部分を熱結晶化領域Ｃとしたものであり、このようにフランジ１４に熱結晶化領域Ｃのパターンを有するプリフォーム１１を２軸延伸ブロー成形することにより、フランジ４に同様な熱結晶化領域Ｃのパターンを有するカップ状容器を得ることができる。
【００７３】
次に、上記実施例ではフランジ１４のみを熱結晶化する例を記載したが、使用目的に応じて、フランジ１４直下の頸部１５も含めて熱結晶化処理を実施することもできる。たとえば図１１に示した２軸延伸ブロー成形の例ではプリフォーム１１１の頸部１１５は縦方向には若干延伸されるものの横方向への延伸はほとんどなく、用途によってはカップ状容器１０１の頸部１０５の耐熱性が不足する場合があり、このような場合にはプリフォーム１１１のフランジ１１４と共に頸部１１５についても熱結晶化処理が必要となる。
【００７４】
たとえば、図２で示される予熱工程Ｈ１において、下側の熱板３３ｂの形状を側面の一部が頸部１５に接するようにすることによりこの頸部１５を予熱することができる。また、加熱工程Ｈ２では図８に示したように、レーザー照射装置３１を横方向にも設置して頸部１５にレーザー光３２を照射することができる。
【００７５】
図８のようにレーザー照射装置３１を横方向にも設置して、フランジ１４と共に頸部１５についてもレーザー光３２の照射による熱結晶化処理した場合のフランジ１４近傍の白化領域Ｃの形成パターンの２つの例を、図９（ａ）、（ｂ）に示す。
そして、このようにフランジ１４と共に頸部１５についてもレーザー光３２の照射による熱結晶化処理したプリフォーム１１を２軸延伸ブロー成形することにより、フランジ４と頸部５に図９（ａ）、（ｂ）に示すのと同様な熱結晶化領域Ｃのパターンを有するカップ状容器を得ることができる。
【００７６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本願発明は上記した実施例に限定されるものではない。
たとえば２軸延伸ブロー成形のカップ状容器はＰＥＴ樹脂製に限定されるものではなく、ポリプロピレン系樹脂製のものも２軸延伸ブロー成形によって、優れた耐熱性、強度を有するカップ状容器となる。
【００７７】
また、上記実施例はプリフォーム１４の状態で熱結晶化処理を実施する例であるが、最終成形品であるカップ状容器１の状態でもフランジ４の熱結晶化処理を実施することができる。
【００７８】
また、本発明の効果は２軸延伸ブロー成形されたカップ状容器の他にも熱成形されたカップ状容器、あるいは射出成形されたカップ状容器等についても十分発揮されるのであり、フランジ、あるいは頸部の限定された部分の結晶化を促進し、剛性を高くしたり、耐熱性を向上させるのに極めて有効な方法である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上説明したように本発明の合成樹脂製カップ状容器は、目的に応じて、フランジの所定部分を熱結晶化領域として必要な耐熱性、蓋材のシール性、外観性等を付与できるものであり、幅広い利用展開が期待される。
【符号の説明】
【００８０】
１ ；カップ状容器
２ ；胴部
３ ；底部
４ ；フランジ
４ａ；上面（シール面）
４ｂ；下面
５ ；頸部
６ ；蓋材
１１；プリフォーム
１２；胴部
１３；底部
１４；フランジ
１４ａ；上面（シール面）
１４ｂ；下面
１５ ；頸部
２１；回動固定治具
２１ａ；コア
２１ｂ；平板部
２１ｃ；軸体
３１；レーザー照射装置
３２；レーザー光
３３、３３ａ、３３ｂ；熱板
３５、３５ａ、３５ｂ；冷却板
１０１；カップ状容器
１０４；フランジ
１０５；頸部
１１１；プリフォーム
１１４；フランジ
１１５；頸部
Ｎ ；非晶領域
Ｃ ；熱結晶化領域（白化領域）
Ｗ ；フランジ幅
Ｈ１；予熱工程
Ｈ２；加熱工程
ＣＬ；冷却工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フランジが熱結晶化処理された合成樹脂製のカップ状容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記す。）樹脂製のプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより得られる所謂ＰＥＴボトル等の容器は、機械強度、耐熱性、透明性、バリヤー性、衛生性等に優れており、飲料などの食品容器等に多用されている。
【０００３】
そして、ＰＥＴボトルのほかにも、上記したような優れた性質を生かして、コーヒー、乳飲料等８０〜９０℃程度での殺菌のための高温充填、あるいは無菌充填を要する用途向けに、２軸延伸ブロー成形したＰＥＴ樹脂製の、あるいはポリプロピレン樹脂製の広口のカップ状容器が普及している。そしてこのカップ状容器は上端に外鍔状に周設したフランジの上面を利用してアルミ箔や樹脂合成紙などの蓋材を接着して容器を密閉するようにして利用される。
【０００４】
たとえば、特許文献１にＰＥＴ樹脂製の広口のカップ状容器の２軸延伸ブロー成形方法に関する記載があるが、その２軸延伸ブロー成形は図１１の概略説明図に示されるようなものであり、上端にフランジ１１４を周設した小型カップ状のプリフォーム１１１のフランジ１１４部分を固定して、２軸延伸ブロー成形が実施され、カップ状容器１０１が成形される。
【０００５】
ここで、２軸延伸ブロー成形された成形品において、２軸延伸された部分は延伸による配向結晶化により耐熱性が向上しているが、ＰＥＴボトルにおける口筒部、あるいは上記したカップ状容器のプリフォーム１１１におけるフランジ１１４は無延伸状態であり、７０℃程度の耐熱性はあるものの、上記したような高温での充填工程、あるいは過酸化水素の熱風殺菌工程により熱変形してしまう。
【０００６】
上記のような口筒部やフランジ等の無延伸部分等の耐熱性を向上させるためにはプリフォームの状態で、あるいは容器の状態で、これら部分だけを加熱して熱結晶化処理（所謂白化処理）を実施する。たとえばＰＥＴボトルの場合には、多くの場合プリフォームの状態で、口筒部を赤外線または近赤外線で照射する方法が採用されている。この際、試験管状のプリフォームを治具に固定し、中心軸回りに回転させながら口筒部の全周に亘って均一になるようにする。
【０００７】
また、カップ状容器のフランジあるいはフランジと頸部の熱結晶化処理方法として特許文献２には、フランジ等に熱板を接触させて部分的に熱結晶化する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２６８５７０号公報
【特許文献２】特開２００４−５８６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、ＰＥＴボトルの口筒部が肉厚円筒状であるのに対して、カップ状容器のフランジ、あるいは頸部は比較的薄肉であり、僅かな熱結晶化処理の強度の違い（斑）により、大きく変形するし、また、たとえばフランジのみを熱結晶化する場合には、フランジという極く限定された箇所を加熱する必要があり、この点、赤外線を照射する従来の方法での部分的な加熱は難しい。
【００１０】
また、特許文献２に記載されている、熱板を接触させて部分的に加熱する方法には以下の問題がある。
（１）熱板が接触したフランジ面に小さなクレーター状の凹凸が発生し、外観が損なわれ、また蓋材によるシール性が不完全となる。なおこの凹凸は加熱により揮散した成分が、フランジ面と熱板との間にトラップされて発生するものと推定される。
（２）フランジだけに接触させて、フランジだけを加熱するためには、熱板を極く小型にする必要があり、フランジの全周に亘って加熱を均一にすることが困難である。
たとえば熱板の影響でプリフォームの胴部の一部で熱結晶化が進行してしまうと２軸延伸ブロー成形での延伸が不均一になってしまう。また当該部分の白化により外観が損なわれる。
（３）赤外線の照射のように非接触でないのでプリフォームや最終成形品を回転させて全周に亘って均一に加熱することができない。
【００１１】
そこで本発明は、カップ状容器のフランジを含む部分の熱結晶化処理方法に係る上記問題点を解決するために創案した新たな熱結晶化処理方法により目的に応じて、フランジの所定部分を熱結晶化領域として必要な耐熱性、蓋材のシール性、外観性等を有したカップ状容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここで、まず本願発明者らが創出した、カップ状容器のフランジを含む部分の熱結晶化処理方法に係る、上記した従来技術の問題点を解決するための新たな熱結晶化処理方法について説明し、次に本願発明の合成樹脂製カップ状容器について説明する。
この熱結晶化処理方法に係る第１の方法は、
合成樹脂製カップ状容器のフランジをまず熱板で予熱し、その後にレーザー光の照射により加熱して熱結晶化すること、あるいは２軸延伸ブロー成形して合成樹脂製カップ状容器を成形するためのプリフォームのフランジをまず熱板で予熱し、その後レーザー光の照射により加熱して熱結晶化すること、にある。
【００１３】
本願発明者らは、まずレーザー光の照射によるフランジの加熱を検討した。
レーザー光の照射による加熱は、赤外線の照射のように非接触で加熱でき、そしてレーザー光は直線性に優れているので、所定箇所に限定して照射することができ、幅が数ｍｍ程度のフランジという限定した部分のみを加熱することが可能である。
【００１４】
しかしながら、このレーザー光による加熱条件を検討する中で、加熱時間を短縮するためレーザー光の出力を大きくすると、フランジ全体が急激に加熱され、溶融し大きく変形したり、焼けが発生し、実際の製造工程での加熱条件の制御が難しいという問題があることが判った。
また、このような変形や焼けが発生しないようにレーザー光を緩やかな条件で照射して加熱すると処理時間が長くなってしまう。
また、熱板で上下から挟み込むこともないので、レーザー光の出力を比較的小さくして時間を長くするような加熱条件であっても熱収縮が発生してフランジの幅がかなり狭くなってしまうという問題があることも判った。
【００１５】
上記した第１の方法は、上記したレーザー光による加熱の長所と問題点、そして従来技術の熱板による加熱の長所と問題点を考慮して創案されたものである。
すなわち、第１段階の熱板により予熱する工程（以下予熱工程と記す。）により、予め決めた温度範囲まで熱板からの熱伝導により短時間にフランジを予熱することができ、次に第２段階のレーザー光を照射して加熱する工程（以下加熱工程と記す。）では非接触で加熱するので、フランジ面での揮散成分によるクレーター状の凹凸の発生を防止することができ、熱板単独での加熱による凹凸発生の問題と、レーザー光照射単独での加熱による生産性の問題を共に解消することができる。
【００１６】
ここで、予熱工程でより高温、長時間で予熱するとトータルの時間を短縮することができるが、一方でその限界があり、揮散成分によると推定される小さなクレーター状の凹凸が発生しないように、あるいはフランジ等の所定領域以外の部分が加熱されて熱結晶化しないようにする必要があり、この予熱をどの程度までにするかは、フランジの肉厚、残留応力の状態、そしてトータルの処理時間等を考慮しながら、予備試験等を実施して決めることができる。
【００１７】
また、予熱工程で加熱時間を短縮できるので、加熱工程におけるレーザー光の出力を、フランジが変形したり焼けが発生したりする問題のない範囲として、安定した操業条件で実際の熱結晶化処理工程に組み込むことができると共に、予熱工程と加熱工程のトータル時間をレーザー光単独による加熱時間より略１／２程度にも短くすることができる。
【００１８】
また、予熱工程では熱板の押圧力によりフランジのフリーな変形を拘束した状態で加熱して、フランジにおける残留応力を緩和することができ、加熱工程でのフリーな状態でのレーザー光照射による加熱での大きな収縮変形の発生や、反り変形の発生を抑制することができる。
【００１９】
また、レーザー光照射による加熱は非接触の加熱方式であるので被照射部分を回転しながら照射による加熱をすることができ、フランジの全周に亘ってのより均一な熱結晶化が可能となる。
【００２０】
また、レーザー光の照射は必要に応じて、フランジの上面側から、下面側から、あるいは両側からも、することができる。
また、必要に応じてフランジ全体でなく、フランジの中でも限定された部分の熱結晶化処理が可能となる。たとえばフランジの基端部と先端部を除いた部分だけ、レーザー光を照射することもできるし、フランジの上面側近傍あるいは下面側近傍を除いた部分だけを限定して加熱して熱結晶化処理することも可能である。
【００２１】
また、この第１の方法により必要に応じて、フランジと同時に頸部の限定された高さ幅領域を熱結晶化処理することも可能である。
この頸部についてはフランジ同様、予熱と加熱の２段階で加熱することもできるし、比較的薄肉であり、レーザー光照射による加熱のみとすることもできる。
【００２２】
上記のように、熱結晶化処理に係る第１の方法は、フランジの加熱を熱板による予熱と、レーザー光照射による加熱の２段階に分けて実施することにより、変形を規制しながら短時間に加熱できるという熱板による加熱の長所と、限定した範囲を非接触で加熱できるというレーザー光による加熱の長所を組み合わせたものであり、これにより、レーザー光による加熱を実際の熱結晶化処理工程取り入れて、安定して短時間にフランジに大きな変形のない、そしてフランジ面に凹凸にない容器、あるいはプリフォームを提供できるようになった。
【００２３】
なお、プリフォームの段階で、熱板とレーザー光による２段階の加熱を実施する方法では、このプリフォームを用いて２軸延伸ブロー成形することにより、フランジ、あるいは頸部も含めて耐熱性の高いカップ状容器を提供することができる。
【００２４】
熱結晶化処理を最終成形品であるカップ状容器で実施するか、あるいはプリフォームで実施するかは、全体的な生産工程を考慮して選択することができるが、プリフォームのほうが小型の成形品であり、また成形品として全体的に厚肉であるので治具による姿勢の保持がしやすく一般的には高い生産で実施できるという利点がある。
【００２５】
熱結晶化処理方法に係る第２の方法は、さらに熱板による予熱の温度および時間条件を、フランジで熱結晶化が進行しないように、かつフランジの内部応力の緩和が可能なように、予め決めた範囲とすること、にある。
【００２６】
第２の方法は、熱板による予熱をどの程度の範囲にするかの指針の一つに相当するものであり、フランジで熱結晶化が進行しないような範囲とすることにより、予熱工程での結晶化を最小限に抑えて、所定の範囲外の部分での結晶化を抑制することができる。
【００２７】
また、フランジの内部応力の緩和が可能なようにすることにより、予熱段階で内部応力を十分に緩和させることができる。より具体的には、フランジの温度が合成樹脂のガラス転移温度以上の温度、そして熱結晶化が促進される温度以下の温度になるようにして、所定時間予熱するのが好ましい。
【００２８】
熱結晶化処理方法に係る第３の方法は、さらにレーザー光の照射後に、冷却板でフランジを冷却すること、にある。
【００２９】
第３の方法によって、冷却板による冷却によりフランジの形状、微細な凹凸に係る表面性状を設計通りの適切なものとでき、また、特にフランジ上面をよりフラットにして蓋材の熱シールを容易なものとすることができる。
【００３０】
熱結晶化処理方法に係る第４の方法は、さらにフランジを上下から熱板で挟んで予熱すること、にある。
【００３１】
第４の方法によって、上下から熱板で挟んでフランジをより確実に拘束しながら、より短時間に、均一に予熱することができる。
なお、熱板での予熱は必ずしも上下から熱板で挟む上記方法に限定されるものではなく、目的に応じて上側だけ、あるいは下側だけを熱板とすることもできるが、変形に係る拘束を確実にするために少なくとも反対側を板片等で支えておくことが好ましい。
【００３２】
熱結晶化処理方法に係る第５の方法は、さらにカップ状容器、あるいはプリフォームを中心軸回りに回転させながら、レーザー光をフランジに照射すること、にある。
【００３３】
第５の方法は、特にフランジが円筒状の頸部の上端から中心軸対象に外鍔状に円形環状に周設されている場合に有効であり、レーザー光の照射位置は固定して、カップ状容器、あるいはプリフォームを回転可能な治具に固定して、中心軸回りに回転させることにより、レーザー光をフランジ、あるいは頸部の全周に亘って均一に照射することができる。
【００３４】
次に、本願発明の合成樹脂製カップ状容器について説明するが、これらは上記説明した本願発明者らによる、カップ状容器のフランジを含む新たな熱結晶化処理方法によって実現可能なものである。
本願の合成樹脂製カップ状容器係る請求項１記載の構成は、
合成樹脂製カップ状容器において、フランジの所定部分を、熱板での予熱とその後のレーザー光照射による熱結晶化領域とする、と云うものである。
【００３５】
フランジの加熱を熱板による予熱と、その後のレーザー光照射による加熱の２段階に分けて実施することにより、安定した条件でレーザー光照射でき、短時間にフランジ面に凹凸にないカップ状容器を提供できるが、レーザー光の照射はフランジの上面側から、下面側から、あるいは両側からもでき、フランジの中でも限定された部分の熱結晶化処理が可能であり、請求項１記載の上記構成により、目的に応じて、フランジの所定部分を熱結晶化領域として必要な耐熱性、蓋材のシール性、外観性等を有したカップ状容器を提供することができる。
【００３６】
以下に記載する請求項２〜５に記載される構成はそれぞれ請求項１記載の構成において、具体的な熱結晶化領域を定めたものである。
請求項２記載の構成は、フランジの全厚さに亘る範囲を熱結晶化領域とする、と云うものである。
【００３７】
請求項２記載の上記構成により、フランジの全厚さに亘る範囲を熱結晶化領域とすることにより、無菌充填等の高い耐熱性が必要とされる用途に使用することができる。
【００３８】
請求項３記載の構成は、フランジの上面側部分を熱結晶化領域とし、他の部分を非晶部分とする、と云うものである。
【００３９】
請求項３記載の上記構成により、上面側部分を熱結晶化領域とすることにより、上述した全厚さに亘る範囲を熱結晶化領域とする場合ほどの耐熱性はないものの、熱結晶化領域の厚さによって必要に応じた耐熱性を確保することができる。また下面側に非晶領域（あるいは熱結晶化の進行のない領域）が確保でき、この非晶領域の靭性によりフランジ全体を割れ難くすることができる。
またレーザー照射による加熱工程ではレーザー光源を上面側だけに配設すれば良い。
【００４０】
請求項４記載の構成は、フランジの上面側部分を非晶部分とし、あるいは結晶化を進行させない状態で残して、残りの部分を熱結晶化領域とすること、にある。
【００４１】
請求項４記載の構成は、フランジの下面側からレーザー光を照射して実現することが可能であり、特にフランジの上面を利用してアルミラミネートフィルムや樹脂合成紙等を基材とした蓋材を熱溶着により接着して容器をシールする際に効果的である。すなわち、シール面であるフランジの上面の結晶化を進行させると、蓋を熱溶着する際に、フランジの上面の軟化、あるいは溶融が困難になり、蓋の接着が難しくなってしまう。本請求項にあるように上面側部分を非晶部分として残し、あるいは結晶化を進行させないでおくことにより、蓋材の接着を容易に達成することができる。
【００４２】
また請求項４記載の上記構成により、上面側部分を除いた他の部分を熱結晶化領域とすることにより、全厚さに亘る範囲を熱結晶化領域とする場合ほどの耐熱性はないものの、熱結晶化領域の厚さによって必要に応じた耐熱性を確保することができる。
また上面側に非晶領域（あるいは熱結晶化の進行のない領域）が確保でき、この非晶領域の靭性によりフランジ全体を割れ難くすることができる。
【００４３】
ここで、たとえばポリプロピレン系樹脂は未延伸部分であるフランジも部分的に結晶化しているが、ＰＥＴ樹脂の場合には未延伸部分のフランジは非晶状態であるので、本請求項４では上面側部分を非晶部分として、あるいは結晶化を進行させない状態でというように記載をした。
【００４４】
請求項５記載の構成は、フランジの上面側部分と下面側部分を熱結晶化領域とし、中間部分を非晶領域、あるいは結晶化の進行のない領域とする、と云うものである。
【００４５】
請求項５記載の上記構成により、靭性の優れた非晶領域を、耐熱性および剛性の高い熱結晶化領域で挟んだサンドイッチ構造にすることができ、フランジの耐熱性および剛性と、靭性を共に高いレベルで発揮せしめることができる。
【００４６】
なお、前述したように請求項４の構成はフランジの下面側からレーザー光を照射することにより実現することが可能であるが、フランジのどの部分を結晶化領域にするかに応じてレーザー光の照射は上面側から、あるいは両側からも実施できる。また必要に応じて横から同時に頸部に照射することもできる。そしてこれらの照射態様によって、請求項３〜５に記載されるように目的に応じて非晶部分を上面、下面、あるいは中間層に残すこともでき、さまざまに結晶化領域と非晶領域を配分したり、領域によって結晶化の程度を変えて配分することができる。
【００４７】
請求項６記載の構成は、さらにフランジと共に、フランジ直下の頸部を熱結晶化領域とする、と云うものである。
【００４８】
請求項７記載の構成は、さらにＰＥＴ系樹脂製とする、と云うものである。
【００４９】
ＰＥＴ系樹脂は、射出成形により透明性に優れ、剛性の高いカップ状容器を提供することができるし、また、プリフォームを２軸延伸ブロー成形したり、シート成形品を２軸延伸状に熱成形することにより、より優れた耐熱性、剛性、強度、ガスバリア性を有するカップ状容器を提供することができる。
【００５０】
なお、本請求項７において、ＰＥＴ系樹脂としては、主としてＰＥＴが使用されるが、ＰＥＴ樹脂の本質が損なわれない限り、エチレンテレフタレート単位を主体として、他のポリエステル単位を含む共重合ポリエステルも使用できると共に、たとえばガスバリア性や耐熱性を向上させるためにナイロン系樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂等の樹脂をブレンドして使用することもできる。共重合ポリエステル形成用の成分としては、たとえばイソフタル酸、ナフタレン２，６ジカルボン酸、アジピン酸等のジカルボン酸成分、プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール等のグリコール成分を挙げることができる。
【００５１】
さらに、本請求項７において、ＰＥＴ系樹脂製のカップ状容器、あるいはプリフォームとしては、ＰＥＴ樹脂製としての本質が損なわれない限り、たとえば耐熱性、ガスバリア性の向上のために、ＰＥＴ樹脂／ポリエチレンナフタレート樹脂、あるいはＰＥＴ樹脂／ナイロン樹脂／ＰＥＴ樹脂等のように他樹脂との積層したものであっても良い。
【発明の効果】
【００５２】
本発明の合成樹脂製カップ状容器は上記した構成であり、以下に示す効果を奏する。
請求項１記載の構成にあっては、レーザー光の照射はフランジの上面側から、下面側から、あるいは両側からもでき、フランジの中でも限定された部分の熱結晶化処理が可能であり、目的に応じて、フランジの所定部分を熱結晶化領域として必要な耐熱性、蓋材のシール性、外観性等を有したカップ状容器を提供することができる。
【００５３】
請求項２記載の構成にあっては、フランジの全厚さに亘る範囲を熱結晶化領域とすることにより、無菌充填等の高い耐熱性が必要とされる用途に使用することができる。
【００５４】
請求項３記載の構成にあっては、熱結晶化領域の厚さによって必要に応じた耐熱性を確保することができ、また下面側に非晶領域（あるいは熱結晶化の進行のない領域）が確保でき、この非晶領域の靭性によりフランジ全体を割れ難くすることができる。
【００５５】
請求項４記載の構成にあっては、フランジの上面部分を非晶部分として、あるいは結晶化を進行させないで残すことにより、アルミラミネートフィルムや樹脂合成紙等を基材とする蓋材を熱溶着により容易に接着することができ、容器を容易に、確実に密閉することができる。
【００５６】
請求項５記載の構成にあっては、非晶領域を、熱結晶化領域で挟んだサンドイッチ構造にすることができ、フランジの耐熱性および剛性と、靭性を共に高いレベルで発揮せしめることができる。
【００５７】
請求項６記載の構成にあっては、フランジと共に、フランジ直下の頸部を熱結晶化領域とすることにより、フランジと共に、横方向への延伸がほとんどなく用途によっては耐熱性が不足する頸部の耐熱性を高くしたカップ状容器を提供することができる。
【００５８】
請求項７記載の発明にあっては、ＰＥＴ系樹脂は２軸延伸成形に適した合成樹脂であり、２軸延伸ブロー成形すると共に、フランジを熱結晶化処理することにより、優れた耐熱性、強度、ガスバリア性を有するカップ状容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】熱結晶化処理方法の実施形態を概略的に示す説明図である。
【図２】図１中の予熱工程を一部縦断して示す正面図である。
【図３】図１中の加熱工程を一部縦断して示す正面図である。
【図４】図３中でのレーザー光の照射状態をプリフォームの平面図で示す説明図である。
【図５】図１中の冷却工程を一部縦断して示す正面図である。
【図６】図１の処理方法によって得られた本発明のカップ状容器に成形されるプリフォームのフランジの熱結晶化領域のパターンの例を概略的に示す半縦断面図である。
【図７】本発明のカップ状容器に成形されるプリフォームの他の熱結晶化領域のパターン例を示す説明図である。
【図８】加熱工程の他の例を示す概略説明図である。
【図９】本発明のカップ状容器に成形されるプリフォームのさらに他の熱結晶化領域のパターン例を示す説明図である。
【図１０】本発明のカップ状容器の一実施例を示す半縦断正面図である。
【図１１】カップ状容器の２軸延伸ブロー成形の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本願発明者らが創出した、カップ状容器あるいはそのプリフォームのフランジを含む部分の新たな熱結晶化処理方法を概略的に示す説明図であり、熱板３３による予熱工程Ｈ１と、レーザー光３２の照射による加熱工程Ｈ２と、冷却板３５による冷却工程ＣＬを有する。また、図２は予熱工程Ｈ１、図３は加熱工程Ｈ２、図５は冷却工程ＣＬをそれぞれ取り出して示したものである。
【００６１】
図２は予熱工程Ｈ１を示すが、使用するプリフォーム１１は射出成形したＰＥＴ樹脂製であり、無色透明で全体が非晶状態である。また、プリフォーム１１は小型のカップ状で、底部１３を有し、胴部１２の上端部は円筒状の頸部１５であり、上端に外鍔状にフランジ１４が周設されている。このフランジ１４の幅は４ｍｍ、肉厚は平均で２ｍｍ、外径は８０ｍｍである。
【００６２】
予熱は上下一対のリング状の熱板３３（３３ａ、３３ｂ）で上側と下側から押圧状に挟持した状態で、フランジ１４の変形を拘束しながら実施する。
【００６３】
次に、図３はレーザー光の照射による加熱工程Ｈ２を示す。
プリフォーム１１を、コア２１ａを嵌入し、フランジ１４の上面１４ａを平板部２１ｂに当接させた状態で回動固定治具２１に倒立姿勢で固定する。この状態で、回動固定治具２１を、軸体２１ｃにより中心軸回りに回動させながら、レーザー照射装置３１から照射されるレーザー光３２をフランジ１４の下面１４ｂ側から照射する。なお、図４は幅４ｍｍのフランジ１４に照射径４ｍｍのレーザー光３２を照射した状態をプリフォーム１１の平面図で示す説明図であるが、レーザー光３２の直進性により安定してこの照射状態を維持することができる。
【００６４】
次に、図５は冷却工程ＣＬを示すが、冷却は冷却配管３６を配設した上下一対のリング状の冷却板３５（３５ａ、３５ｂ）で上側と下側から押圧状に挟持した状態で実施する。
【００６５】
次に図１で示した実施形態についての実施例を示す。詳細な実施条件は下記のようである。
（１）予熱工程Ｈ１
・熱板３３の温度１１５〜１３５℃、予熱時間１０秒
なお上記条件は、フランジ１４に熱結晶化が進行しない（熱結晶化による白化が発生しない）範囲で、フランジ１４の温度をＰＥＴ樹脂のガラス転移温度（８０℃程度）以上にして内部応力が十分緩和されるように予備試験により決めたものである。
（２）加熱工程Ｈ２
・使用したレーザー照射装置３１；炭酸ガスレーザー装置（波長１０．６μｍ）
パルス周波数１０００ＨＺ、パルス幅１００μｍ、照射径４ｍｍ
・回動固定治具２１の回転速度；６０ｒｐｍ
・照射時間；２０秒
（３）冷却工程ＣＬ
・冷却板３５の温度２５〜３０℃、冷却時間５秒
【００６６】
上記実施条件による熱結晶化処理で、予熱工程Ｈ１でフランジ１４の白化は全くなかった。
また、上記冷却工程ＣＬまでの一連の工程で得られたプリフォーム１１の白化状態を観察すると、図４中にクロスハッチングで示した環状の熱結晶化領域Ｃ（白化領域）が観察され、フランジ１４の全周に亘って、一定幅で熱結晶化が実現されている。
また、図６中の部分拡大図はフランジ１４の縦断面で熱結晶化領域Ｃをみたものであるが、上面１４ａ側部分において、略一定厚みを非晶領域Ｎとして残して、他の部分（クロスハッチングした部分）を熱結晶化領域Ｃとすることができた。
また、フランジ１４の上面１４ａ、および下面１４ｂにはクレーター状の凹凸は無く、フランジ１４が反って先端部が斜め上方に変形するようなこともなく水平で平坦な状態とすることができた。
【００６７】
次に、比較例として予熱工程Ｈ１を省略し、冷却工程ＣＬは実施例と同様にして、加熱工程Ｈ２において他の条件は変えずに、照射時間を変えて熱結晶化処理を実施したが、熱結晶化によりフランジ１４に実施例と同様な耐熱性を付与するためには略６０秒程度の時間を必要とした。また、フランジ１４を拘束しない状態での加熱のため、最終的にはフランジ幅Ｗが５０％程度収縮してしまった。
【００６８】
さらに、上記照射時間を短くするためにレーザー照射装置３１の出力を上げると、急激に温度が上昇してフランジ１４が部分的に溶融して大きく変形したり、樹脂の焼けが発生する等、加熱の制御ができず安定した加熱が困難であった。
このような実施例と比較例の結果から判るように熱板３３による予熱工程Ｈ１を設けることにより、加熱のための時間を６０秒から予熱も含めた３０秒にまで短縮することができ、本発明の熱結晶化処理方法の効果が確認された。また、本発明の方法はフランジ１４の変形（特にフランジ幅Ｗの熱収縮）を抑制する観点からも効果的であることが判った。
【００６９】
図１０は、図６に示されるようにフランジ１４の上面１４ａ側部分において、略一定厚みを非晶領域Ｎとして残して、他の部分を熱結晶化領域Ｃとしたプリフォーム１１を２軸延伸ブロー成形した、本発明のカップ状容器１の一実施例を示す半縦断正面図であり、底部３および円筒状の胴部２を有し、頸部５の上端には外鍔状に、図６中の部分拡大図に示されるフランジ１４の熱結晶化領域のパターンと同様なパターンを有するフランジ４が周設されている。
また、図１０ではこのフランジ４を利用して蓋材６を熱溶融により接着し、容器をシールした状態を示している。
【００７０】
蓋材６の基材してはポリプロピレン系樹脂製フィルム、ＰＥＴ樹脂製フィルム、合成樹脂と無機フィラーからなる合成紙、アルミラミネートフィルムを使用することができ、接着層としては例えば低密度ポリエチレン樹脂、エチレン-酢酸ビニール共重合体等のホットメルトタイプのもの等を使用することができるが、フランジ４の上面４ａ部分は、水平状平坦で、また図６に示したように非晶領域Ｎであり、８０℃程度の温度で軟化するので容易にかつ確実に蓋材６をヒートシールすることができる。
【００７１】
なお、上記実施例では、フランジ１４を上下両側から熱板３３で予熱し、加熱工程Ｈ２で下面１４ｂ側からレーザー光３２を照射するようにしたが、熱板３３による予熱は上面側からだけ、あるいは下面側からだけとすることもでき、またレーザー光３２の照射は上面側からだけ、あるいは両面側からとすることもでき、さらには上下の熱板３３の温度を変えたり、上下のレーザー光３２の強度や照射面積を変えることもできる。
【００７２】
すなわち、目的に応じて予熱あるいは加熱方法をさまざまな態様で組み合わせて、フランジ１４の熱結晶化領域のパターンをさまざまな態様とすることができる。図７には（ａ）、（ｂ）、（ｃ）３種の熱結晶化領域Ｃのパターン例を示した。
（ａ）はフランジ１４の全厚さ範囲を、（ｂ）は上面１４ａ側部分を、（ｃ）は中間部分を非晶状態Ｎのままにして上面１４ａ側部分と下面１４ｂ側部分を熱結晶化領域Ｃとしたものであり、このようにフランジ１４に熱結晶化領域Ｃのパターンを有するプリフォーム１１を２軸延伸ブロー成形することにより、フランジ４に同様な熱結晶化領域Ｃのパターンを有するカップ状容器を得ることができる。
【００７３】
次に、上記実施例ではフランジ１４のみを熱結晶化する例を記載したが、使用目的に応じて、フランジ１４直下の頸部１５も含めて熱結晶化処理を実施することもできる。たとえば図１１に示した２軸延伸ブロー成形の例ではプリフォーム１１１の頸部１１５は縦方向には若干延伸されるものの横方向への延伸はほとんどなく、用途によってはカップ状容器１０１の頸部１０５の耐熱性が不足する場合があり、このような場合にはプリフォーム１１１のフランジ１１４と共に頸部１１５についても熱結晶化処理が必要となる。
【００７４】
たとえば、図２で示される予熱工程Ｈ１において、下側の熱板３３ｂの形状を側面の一部が頸部１５に接するようにすることによりこの頸部１５を予熱することができる。また、加熱工程Ｈ２では図８に示したように、レーザー照射装置３１を横方向にも設置して頸部１５にレーザー光３２を照射することができる。
【００７５】
図８のようにレーザー照射装置３１を横方向にも設置して、フランジ１４と共に頸部１５についてもレーザー光３２の照射による熱結晶化処理した場合のフランジ１４近傍の白化領域Ｃの形成パターンの２つの例を、図９（ａ）、（ｂ）に示す。
そして、このようにフランジ１４と共に頸部１５についてもレーザー光３２の照射による熱結晶化処理したプリフォーム１１を２軸延伸ブロー成形することにより、フランジ４と頸部５に図９（ａ）、（ｂ）に示すのと同様な熱結晶化領域Ｃのパターンを有するカップ状容器を得ることができる。
【００７６】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本願発明は上記した実施例に限定されるものではない。
たとえば２軸延伸ブロー成形のカップ状容器はＰＥＴ樹脂製に限定されるものではなく、ポリプロピレン系樹脂製のものも２軸延伸ブロー成形によって、優れた耐熱性、強度を有するカップ状容器となる。
【００７７】
また、上記実施例はプリフォーム１４の状態で熱結晶化処理を実施する例であるが、最終成形品であるカップ状容器１の状態でもフランジ４の熱結晶化処理を実施することができる。
【００７８】
また、本発明の効果は２軸延伸ブロー成形されたカップ状容器の他にも熱成形されたカップ状容器、あるいは射出成形されたカップ状容器等についても十分発揮されるのであり、フランジ、あるいは頸部の限定された部分の結晶化を促進し、剛性を高くしたり、耐熱性を向上させるのに極めて有効な方法である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上説明したように本発明の合成樹脂製カップ状容器は、目的に応じて、フランジの所定部分を熱結晶化領域として必要な耐熱性、蓋材のシール性、外観性等を付与できるものであり、幅広い利用展開が期待される。
【符号の説明】
【００８０】
１ ；カップ状容器
２ ；胴部
３ ；底部
４ ；フランジ
４ａ；上面（シール面）
４ｂ；下面
５ ；頸部
６ ；蓋材
１１；プリフォーム
１２；胴部
１３；底部
１４；フランジ
１４ａ；上面（シール面）
１４ｂ；下面
１５ ；頸部
２１；回動固定治具
２１ａ；コア
２１ｂ；平板部
２１ｃ；軸体
３１；レーザー照射装置
３２；レーザー光
３３、３３ａ、３３ｂ；熱板
３５、３５ａ、３５ｂ；冷却板
１０１；カップ状容器
１０４；フランジ
１０５；頸部
１１１；プリフォーム
１１４；フランジ
１１５；頸部
Ｎ ；非晶領域
Ｃ ；熱結晶化領域（白化領域）
Ｗ ；フランジ幅
Ｈ１；予熱工程
Ｈ２；加熱工程
ＣＬ；冷却工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジ(4)の所定部分を、熱板(33)での予熱とその後のレーザー光(32)照射による熱結晶化領域(C)とした合成樹脂製カップ状容器。
【請求項２】
フランジ(4)の全厚さに亘る範囲を熱結晶化領域(C)とした請求項１記載の合成樹脂製カップ状容器。
【請求項３】
フランジ(4)の上面(4a)側部分を熱結晶化領域(C)とし、他の部分を非晶部分とした請求項１記載の合成樹脂製カップ状容器。
【請求項４】
フランジ(4)の上面(4a)側部分を非晶部分とし、あるいは結晶化を進行させない状態で残して、他の部分を熱結晶化領域(C)とした請求項１記載の合成樹脂製カップ状容器。
【請求項５】
フランジ(4)の上面(4a)側部分と下面(4b)側部分を熱結晶化領域(C)とし、中間部分を非晶領域(N)、あるいは結晶化の進行のない領域とした請求項１記載の合成樹脂製カップ状容器。
【請求項６】
フランジ(4)と共に、該フランジ(4)直下の頸部(5)を熱結晶化領域(C)とした請求項１、２、３、４または５記載の合成樹脂製カップ状容器。
【請求項７】
ポリエチレンテレフタレート系樹脂製とした請求項１、２、３、４、５または６記載の合成樹脂製カップ状容器。
【請求項１】
フランジ(4)の所定部分を、熱板(33)での予熱とその後のレーザー光(32)照射による熱結晶化領域(C)とした合成樹脂製カップ状容器。
【請求項２】
フランジ(4)の全厚さに亘る範囲を熱結晶化領域(C)とした請求項１記載の合成樹脂製カップ状容器。
【請求項３】
フランジ(4)の上面(4a)側部分を熱結晶化領域(C)とし、他の部分を非晶部分とした請求項１記載の合成樹脂製カップ状容器。
【請求項４】
フランジ(4)の上面(4a)側部分を非晶部分とし、あるいは結晶化を進行させない状態で残して、他の部分を熱結晶化領域(C)とした請求項１記載の合成樹脂製カップ状容器。
【請求項５】
フランジ(4)の上面(4a)側部分と下面(4b)側部分を熱結晶化領域(C)とし、中間部分を非晶領域(N)、あるいは結晶化の進行のない領域とした請求項１記載の合成樹脂製カップ状容器。
【請求項６】
フランジ(4)と共に、該フランジ(4)直下の頸部(5)を熱結晶化領域(C)とした請求項１、２、３、４または５記載の合成樹脂製カップ状容器。
【請求項７】
ポリエチレンテレフタレート系樹脂製とした請求項１、２、３、４、５または６記載の合成樹脂製カップ状容器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−５１３４５（Ｐ２０１１−５１３４５Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２８２４２（Ｐ２０１０−２２８２４２）
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【分割の表示】特願２００５−１３１０８５（Ｐ２００５−１３１０８５）の分割
【原出願日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【出願人】（０００００６９０９）株式会社吉野工業所 (2,913)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月８日（２０１０．１０．８）
【分割の表示】特願２００５−１３１０８５（Ｐ２００５−１３１０８５）の分割
【原出願日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【出願人】（０００００６９０９）株式会社吉野工業所 (2,913)
【Ｆターム（参考）】
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